Die Automobilindustrie stellt hohe Anforderungen an ihre Zulieferer. Die hochspezialisierten Maschinen in der Produktion der Teilehersteller müssen bis zum Bruchteil eines Millimeters genau arbeiten. Die B+R GmbH nutzt für ihre Auskreiseinheiten deshalb die elektrischen Antriebe der LEY-Serie sowie den Controller JXCP1 von SMC. Für Zuverlässigkeit, einfache Integration und höchste Präzision bei der Bearbeitung von Kraftstofftanks.
Die Automobilindustrie ist eine der wichtigsten Branchen für die deutsche Wirtschaft. Laut dem Verband der Automobilindustrie wurden im Jahr 2016 bundesweit mehr als 5,7 Millionen Autos gebaut. Über 1.300 Betriebe produzieren in Deutschland Fahrzeuge und die dafür benötigten Bauteile. In der Fertigung kommen hochspezialisierte Maschinen zum Einsatz, an die hohe Anforderungen bezüglich Präzision, Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit gestellt werden. SMC Deutschland kennt die hohen Ansprüche der Autobauer und Zulieferbetriebe aufgrund seiner langjährigen Branchenerfahrung sehr genau. Mit seinem breiten Produktprogramm an pneumatischer und elektrischer Automatisierungstechnik bietet SMC State-of-the-Art-Lösungen für Maschinen und automatisierte Fertigungsanlagen, bei denen es auf extreme Genauigkeit vom Bruchteil eines Millimeters ankommt.
B+R ist einer der führenden Anbieter von Sondermaschinen für die Nachbearbeitung von Blasform- und Spritzformartikeln sowie von modernen Lösungen für Material Handling. Das Unternehmen hat eine Reihe von Standardsystemen entwickelt und kombiniert diese zu maßgeschneiderten Automatisierungslösungen für Kunden aus der Fertigungsindustrie und der Logistik weltweit.
Einer der wichtigsten Geschäftsbereiche des Unternehmens aus Königswinter-Oberpleis bei Bonn ist die Nachbearbeitung von Kraftstoffbehältern aus Kunststoff für die Automobilindustrie. Von Nachkühlvorrichtungen zum Abkühlen der noch heißen Tanks über Anlagen zum vollautomatischen Einlegen, etwa von Dichtungen, Montage- und Testvorrichtungen, bis hin zu Bearbeitungs- und Schweißmaschinen: Mit ihrem breiten Anwendungsprogramm decken die 65 Mitarbeiter von B+R den kompletten Prozess der Kunststoffnachbearbeitung ab.
Eine wichtige Rolle bei den Anlagen zur Kunststoffnachbearbeitung spielt bei B+R die Auskreiseinheit. Rund 40 dieser Baugruppen in verschiedenen Ausführungen baut der Maschinenhersteller jährlich. Die Komponente schneidet kreisrunde Öffnungen in die Kunststofftanks, in die später etwa Sensoren für die Füllstandsanzeige eingesetzt werden. Dabei fährt eine Vorschubeinheit, an der ein rotierendes Messer installiert ist, präzise an den fixierten Tank, bis sich das Messer durch die Wand des Kraftstoffbehälters gefräst hat. Um die Vorschubeinheit in Richtung des Tanks zu bewegen, nutzte B+R bisher pneumatische Zylinder. Die Position des Zylinders wurde mit mehreren Sensoren bestimmt. Diese waren mit einer Ölbremse gekoppelt, die beim Schneidevorgang die Geschwindigkeit des Zylinders regelte. Eine Schwachstelle, denn die Bremsen sind sehr fehleranfällig und neigen zu Leckagen. Zudem sind der Einbau und die exakte Justierung der pneumatischen Komponenten sehr umständlich, zeitaufwendig und nur mechanisch möglich. Die Spezialisten von SMC haben B+R daher zu Alternativen beraten.
Bei dem Schneidevorgang der Aussparungen an den Kunststofftanks kommt es auf Exaktheit an. Die Öffnungen müssen präzise auf ±0,2 Millimeter genau positioniert werden. »Eine weitere zentrale Anforderung war, dass die neue Antriebslösung die bisher genutzten pneumatischen Zylinder ersetzen muss, ohne dass konstruktive Änderungen an der Auskreiseinheit notwendig sind«, sagt Markus Zaschka-Loebach, Sales Engineer bei SMC.
Die Experten von SMC Deutschland empfehlen B+R deshalb die elektrischen Kolbenstangen-Antriebe der Serie LEY mit Schrittmotor und den Controller mit Profinet-Schnittstelle JXCP1. »Die Antriebe unserer LEY-Serie haben weitestgehend die gleichen Abmessungen und Montagebohrungen wie die bisher genutzten pneumatischen Komponenten und lassen sich somit eins zu eins in die standardisierten Anlagen der B+R GmbH verbauen«, erläutert Markus Zaschka-Loebach.
Die elektrischen Antriebe der LEY-Serie ermöglichen zudem eine exakte Positionierung des Kolbens. In Ausführung mit integriertem Drehgeber erreichen sie eine Wiederholgenauigkeit von ±0,02 Millimetern – ideal für präzise Positionierungsaufgaben. Die Antriebe sind äußerst kompakt und mit 11 verschiedenen Hublängen zwischen 30 und 500 Millimetern verfügbar. Sie können Lasten bis zu 60 Kilogramm bewegen. Zudem sind die Antriebe der LEY-Serie optional mit einer Motorbremse ausgestattet – etwa zum Schutz vor dem Herunterfallen der Werkstücke bei Halteaufgaben. Ein weiterer Vorteil: Die Antriebe besitzen eine 24-Volt-Schnittstelle. Eine 400-Volt-Schnittstelle zur Stromversorgung, wie sie vergleichbare Produkte voraussetzen, ist nicht notwendig.
Mit den Ethernet-fähigen Controllern der JXC-Serie lassen sich die elektrischen Antriebe auf einfachste Art und Weise mit den am Markt üblichen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) verbinden. Die Controller unterstützen unter anderem die Protokolle Profinet, EtherNetIP und EtherCat. Für besonders einfache Integration werden sie bereits mit voreingestellten Motor-Parametern geliefert.
Geschwindigkeit und Positionierung können so innerhalb kürzester Zeit präzise mittels Easy-Setting-Software oder SPS-Programm eingestellt werden. Mit diesen fest eingetragenen Motordaten bilden Controller und Antrieb eine Einheit – und sind damit sofort einsatzfähig.
Für B+R und seine Kunden bieten die elektrischen LEY-Antriebe sowie die JXC-Controller entscheidende Vorteile: Anders als bei den pneumatischen Zylindern lassen sich Position und Geschwindigkeit der elektrischen Antriebe stufenlos und variabel einstellen. Um die Vorschubeinheit mit dem Messer präzise beim Schneidevorgang zu steuern, ist keine fehleranfällige Ölbremse mehr notwendig. Dies erhöht die Zuverlässigkeit, vermindert den Wartungsaufwand und verlängert die Standzeiten der Anlagenkomponente. Mit Controller und SPS lassen sich auch komplexere Bewegungsabläufe der Vorschubeinheit digital programmieren und einfach umsetzen. So wird das Messer am Anfang schnell zugestellt, kurz vor dem Tank die Geschwindigkeit verringert und langsam während des Schneideprozesses weitergefahren. Dies schafft noch höhere Genauigkeit. Dank dem integrierten Drehgeber entfallen zudem die zusätzlichen Sensoren zur Bestimmung der Ist-Position der Kolben. So werden nicht nur Kosten gespart, sondern auch Zeit bei der Installation. Ein weiterer Vorteil: Die neuen Antriebe lassen sich für Auskreiseinheiten verschiedener Ausführungen nutzen. Bisher kamen Zylinder und Ölbremsen in verschiedenen Baugrößen zum Einsatz. Nun kann der gleiche Antrieb für alle Anwendungen angewendet und digital an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Dies vereinfacht Konstruktion und Montage der Baugruppe enorm und reduziert die Teilevielfalt.
»Mit den elektrischen Antrieben der Serie LEY sowie dem JXC-Controller von SMC werden unsere Anlagen zuverlässiger und präziser. Wir sparen mehrere Sensoren und die fehleranfällige Ölbremse. Das reduziert den Installationsaufwand der Baugruppe deutlich«, sagt Jörg Müller, technischer Leiter bei B+R Konstruktion. „Ein weiterer Pluspunkt ist die komfortable Einstellung des Antriebs mit der digitalen Benutzerschnittstelle. Vorher mussten die verschiedenen Sensoren manuell mit einem Schraubenzieher am pneumatischen Zylinder eingestellt werden. Nun geht das bequem und einfach mit dem Controller über die zentrale Maschinensteuerung. So erreichen wir eine noch höhere Wiederholgenauigkeit.“
